<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Regeln und Einstellen der Geschwindigkeit von Wechselstrommotoren.
Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und besonders auf eine Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit von Synchron- und Induktionsmotoren. Die Regelungsvorrichtung ist so eingerichtet, dass ihre Geschwindigkeit verändert werden kann, dass die Motoren bei den verschiedenen
Geschwindigkeiten mit Strom von der richtigen Frequenz und Voltzahl (Spannung) gespeist werden. Des weiteren besteht die Erfindung in der Anordnung des Zusammenarbeitens der Regelungsvorriehtungen mit Motoren verschiedener Art und für verschiedene Zwecke.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer Ausführungsform dargestellt, die jedoch abgeändert werden kann, ohne von dem Wesen der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Fig. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt der mit einem mechanischen Antrieb versehenen Vorrichtung ; Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt der Vorrichtung und Fig. 3 ist ein Schaltungsschema für die Vorrichtung und verschiedene Arten von Motoren, die an sie angeschlossen und durch sie geregelt werden ; Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebes, bei dem die Vorrichtung verwendet wird ; Fig. 5 ist eine gleiche Darstellung eines Eisenbahn-oder Strassenbahnantriebes ; Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung sowie der geregelten Motoren, in der Mittel zum Anzeigen einer gleich dauernden Bewegung der Rotoren des Reglers und der Motoren veranschaulicht sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung weist einen Anker 2 auf, der mit einer Wicklung 3 und einem Kommutator 4 geeigneter Art versehen und von einem Stator 5 umgeben ist. Dieser trägt eine Wicklung 6 und ein drehbares Feldelement 7, das zwischen Stator und Anker angeordnet und durch einen Gleichstrom von einer geeigneten Quelle, z. B. einer Batterie 8, erregt wird. Mit der Statorwicklung ist ein
Satz vielphasiger gegen den Kommutator liegender Bürsten verbunden, die den Strom von dem Anker nach dem Stator leiten. Der Anker kann durch einen Primärmotor, z. B. den Motor 12 in Fig. 1, oder durch die elektrische Energie einer geeigneten Wechselstrom quelle 13 angetrieben werden, deren Strom durch die Schleifringe 14 (Fig. 3) dem Anker zugeführt wird.
Wenn der Anker 2 durch den Primärmotor (Fig. 1) mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit angetrieben und das Feld erregt wird, wird in ihm ein Strom erzeugt, der durch die Bürsten 9 gesammelt und in die vielphasige Statorwicklung 6 geführt wird, wodurch die Drehung des Feldelementes 7 veranlasst wird. Der Strom an den Bürsten, der, solange das Feld stillstand, gleichgerichtet war, wird bei Beginn der Drehung sogleich alternierend, und die Frequenz dieses Stromes hängt ab von der Geschwindigkeit des Feldelementes und ist ihr proportional. Der Anker ist daher in diesem Fall der Generator für eine veränderliche Frequenz, während der Stator und das Feld wie ein mit veränderlicher Frequenz gespeister Synchronmotor arbeiten.
Die Feldgeschwindigkeit sowie die entsprechende Frequenz, die die Regelvorrichtung erzeugt, wird erfindungsgemäss geregelt und festgelegt durch eine Ausbalancierung der erzeugten Ankervoltzahl und der elektromotorischen Gegenkraft der Statorwicklung. Diese hat zweckmässig Dreiphasen-und Sternschaltung und damit die Ausbalancierung der erzeugten Voltzahl und der elektromotorischen Gegenkraft zur Erzeugung einer Veränderung in der gelieferten Frequenz variiert werden kann, ist jede Phase der Statorwicklung mit Abzweigungen 15 versehen, so dass die zu den Ankerbürsten in Reihe geschalteten Windungen variiert werden können.
Die Schlüpfung zwischen dem Anker und dem Feld ist am. grössten, und die Voltzahl an den Bürsten ist am höchsten, wenn das Feld stillsteht, in welchem Fall keine relative Bewegung zwischen dem Feld und der Statorwicklung vorhanden und die Gegenvoltzahl der Statorwicklungen gleich Null ist. Daher zirkuliert durch diesen die Anker-und Statorwicklungen einschliessenden Stromkreis ein starker Strom, der die Drehung des Feldes herbeiführt. Diese
<Desc/Clms Page number 2>
Drehung verringert die Schlüpfuiig und die Ankervoltzahl und erzeugt gleichzeitig in der Statorwicklung eine Gegenvoltzahl, bis die Geschwindigkeit des Feldes einen Punkt erreicht, wo sich die Gegenvoltzahl der Ankervoltzahl nähert, worauf der Strom so weit abnimmt, wie er genügt, um die Reibung des sich drehenden Feldelementes zu überwinden.
Die Feldgeschwindigkeit kann nicht zunehmen, nachdem diese Ausbalancierung erreicht und auf diese Weise die Frequenz an den Bürsten festgelegt ist, jedoch wird die Frequenz bei einer Störung der Ausbalancierung sogleich geändert, was durch Verbindung der Bürstenleitungen 16 mit den anderen Abzweigungen 15 der Statorwicklung bewirkt wird. Findet dies statt, so wird die Gegenvoltzahl erhöht oder verringert, was'gleichzeitig eine Abnahme oder Erhöhung der Feldgeschwindigkeit sowohl als eine Änderung der Frequenz an den Bürsten herbeiführt.
Als Ergänzung zu den Frequenzabstufungen, die durch Veränderung der Zahl der zu den Bürsten in Reihe geschalteten Windungen der Statorwicklung erzielt werden, können durch Veränderung der Stärke des Feldes mittels Einschaltung eines veränderlichen Widerstandes 17 noch Zwischenstufe erhalten werden.
Indem Vorstehenden ist gezeigt worden, wie beim Antrieb der Vorrichtung durch einen Primär. motor von konstanter Geschwindigkeit verfahren werden kann, um zu einer gewissen Grenze Strom von irgendeiner beliebigen Frequenz zuzuführen. Diese veränderliche Frequenz kann zum Antreiben
EMI2.1
und Schiffen, ist es nötig, dass die Motoren mit wirklich geringer Geschwindigkeit laufen, in welchen
Fällen-die Verwendung des Neulandmotors empfehlenswert ist. Dieser in Fig. 3 veranschaulichte Motor hat ein zweipoliges Feld und einen vierpoligen Anker und pro Umdrehung eine Frequenz, die durch die
Zahl der Rotorzähne'bestimmt wird und ihn zum Arbeiten mit geringer Geschwindigkeit und grosser
Zugkraft besonders geeignet macht.
Die Bürstenleitungen 16 der Vorri htungen sind mit der Dreiphasen- wicklung des Stators und die Motorklemmen mit den äussersten Leitungen der Statorwicklungen verbunden.
. Die Motoren können mit einem ungefähr konstanten Potential bei variierender Frequenz und
Geschwindigkeit gespeist werden. Dies ist der Fall, wenn die Schaltung der Fig. 3 entspricht und das
Feld der Vorrichtung konstant bleibt, was den Kreislauf von Strömen durch die Motoren zur Folge hat, die bei geringer Geschwindigkeit sehr kräftig sind und beim Steigen der Geschwindigkeit abnehmen, so dass in diesem Fall beim Inbetriebsetzen des Motors seine Geschwindigkeit gering, seine Zugkraft aber sehr gross ist und beim Wachsen der Geschwindigkeit abnimmt. Eine solche Charakteristik des
Motors ist für gewisse Anwendungen sehr nützlich.
. Für gewöhnliche Anwendungen ist es zweckmässig,. zu variieren, d. h. die dem Motor gelieferte
Voltzahl annähernd im Verhältnis zu der erhöhten Frequenz und Motorgesehwindigkeit zu steigern, woraus ein im wesentlichen konstanter Strom in dem Motor und infolgedessen eine konstante Zugkraft bei allen Geschwindigkeiten resultieren.
Dies wird bei Verwendung der in-Fig. 2 gezeigten besonderen Feldkonstruktion erreicht, bei der die äusseren Polflächen 22 durch ein Joch 23 mit den angrenzenden inneren Polflächen 24 verbunden sind. Die Spulen 25 der inneren Polschuhe 26 bilden einen Stromkreis, und die Spulen 27 der äusseren
Polschuhe 28 bilden ebenfalls einen Stromkreis, so dass der Strom in jedem Kreise für sich variiert und die Stärke des Ankerfeldes ohne Verminderung des Statorfeldes vermindert werden kann. Auf diese
Weise wird, wenn der Motor in Betrieb gesetzt wird, das Ankerfeld geschwächt, so dass an den Bürsten nur eine geringe Voltzahl erzeugt wird und Stromstoss nach dem Motor beim Anlassen und bei geringen
EMI2.2
Die Energie wird dem Motor durch den Anker der Vorrichtung allein bei seinem Stillstand, durch die Statorwicklung der Vorrichtung allein bei der höchsten Geschwindigkeit des Motors und durch den Anker und Stator bei irgendeiner Zwischengeschwindigkeit zugeführt. In dem ersten Falle sind die Bürstenleitungen mit den äussersten Abzweigen an der Statorwicklung verbunden, so dass sie direkt mit den Motorleitungen in Verbindung stehen. In dem zweiten Falle sind die Bürstenleitungen nach innen auf der Statorwicklung zu den innersten Abzweigen bewegt worden, wodurch die Ankerbürsten kurzgeschlossen werden, in welchem Fall der Anker das Feldelement wie eine Kupplung treibt und die Drehung des Feldes gegen den Stator die-dem Motor zugeführte Energie erzeugt.
In dem dritten Falle sind die Bürstenleitungen mit anderen Stellen auf der Statorwicklung als mit den äussersten Abzweigen verbunden, so dass die zunehmende Feldgeschwindigkeit, während die Voltzahl in dem Anker sich verringert, auch
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.